手機(jī)攝像頭相關(guān)知識(shí)

1、手機(jī)攝像頭相關(guān)知識(shí)（doc 9頁）產(chǎn)品知識(shí)一. 攝像頭簡(jiǎn)介攝像頭（CAMERA）又稱為電腦相機(jī).電腦眼等，它作為一種視頻輸入設(shè)備，在 過去被廣泛的運(yùn)用于視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程醫(yī)療及實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面。近年以來，隨著 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)速度的不斷提高，再加上感光成像器件技術(shù)的成熟并 大量用于攝像頭的制造上，這使得它的價(jià)格降到普通人可以承受的水平。普通 的人也可以彼此通過攝像頭在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有影像.有聲音的交談和溝通，另外， 人們還可以將其用于當(dāng)前各種流行的數(shù)碼影像、影音處理。二、攝像頭的分類攝像頭分為數(shù)字?jǐn)z像頭和模擬攝像頭兩大類。模擬攝像頭可以將視頻采集設(shè)備 產(chǎn)生的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而將其儲(chǔ)存在

2、計(jì)算機(jī)里。模擬攝像頭 捕捉到的視頻信號(hào)必須經(jīng)過特定的視頻捕捉卡將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字模式，并 加以壓縮后才可以轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)上運(yùn)用。數(shù)字?jǐn)z像頭可以直接捕捉影像，然后 通過串.并口或者USB接口傳到計(jì)算機(jī)里?，F(xiàn)在電腦市場(chǎng)上的攝像頭基本以數(shù) 字?jǐn)z像頭為主，而數(shù)字?jǐn)z像頭中又以使用新型數(shù)據(jù)傳輸接口的USB數(shù)字?jǐn)z像頭 為主，目前市場(chǎng)上可見的大部分都是這種產(chǎn)品。除此之外還有一種與視頻采集 卡配合使用的產(chǎn)品，但目前還不是主流。由于個(gè)人電腦的迅速普及，模擬攝像頭的整體成本較高等原因，USB接口的傳 輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于串口、并口的速度，因此現(xiàn)在市場(chǎng)熱點(diǎn)主要是USB接口的數(shù)字 攝像頭。以下主要是指USB接口的數(shù)字?jǐn)z像頭。

3、三、攝像頭的工作原理攝像頭的工作原理大致為：景物通過鏡頭(LENS)生成的光學(xué)圖像投射到圖像 傳感器表面上，然后轉(zhuǎn)為電信號(hào)，經(jīng)過A/D (模數(shù)轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字圖像信 號(hào)，再送到數(shù)字信號(hào)處理芯片(DSP)中加工處理，再通過USB接口傳輸?shù)诫娔X 中處理，通過顯示器就可以看到圖像了。注1：圖像傳感器(SENSOR)是一種半導(dǎo)體芯片，其表面包含有幾十萬到幾百萬 的光電二極管。光電二極管受到光照射時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電荷。注2：數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP (DIGITAL SIGNAL PROCESSING)功能：主要是通 過一系列復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法運(yùn)算，對(duì)數(shù)字圖像信號(hào)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理，并把處理 后的信號(hào)通過USB

4、等接口傳到PC等設(shè)備。DSP結(jié)構(gòu)框架：1. ISP (image signal processor)(鏡像信號(hào)處理器)2. JPEG encoder (JPEG 圖像解碼器)3. USB device controller (USB 設(shè)備控制器)四、攝像頭的主要結(jié)構(gòu)和組件從攝像頭的工作原理就可以列出攝像頭的主要結(jié)構(gòu)和組件：1、鏡頭(LENS)透鏡結(jié)構(gòu)，由幾片透鏡組成，有塑膠透鏡(plastic)或玻璃透鏡(glass)。2、圖像傳感器(SENSOR)可以分為兩類：CCD (charge couple device):電荷耦合器件CMOS (complementary metal oxide s

5、emiconductor):互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體3、數(shù)字信號(hào)處理芯片(DSP)DSP生產(chǎn)廠商較多，市面上較為流行的有：(松翰)SONIX、VIMICRO (中星微)等4、電源攝像頭內(nèi)部需要兩種工作電壓：3.3V和2. 5V,因此好的攝像頭內(nèi)部電源也是保 證攝像頭穩(wěn)定工作的一個(gè)因素。五、攝像頭的一些技術(shù)指標(biāo)1、圖像解析度/分辨率(Resolution):SXGA (1280 X1024)又稱 130 萬像素 XGA (1024 x768)又稱 80 萬像素 SVGA (800 x600)又稱 50 萬像素 VGA (640x480)又稱 30 萬像素(35 萬是指 648X488)CIF(352

6、x28 又稱10萬像素 SIF/QVGA (320x240) QCIF (176x144)QSIF/QQVGA (160x120)2、圖像格式(Image Format/ Color space)RGB24,1420是目前最常用的兩種圖像格式。RGB24：表示R. G. B三種顏色各8bit,最多可表現(xiàn)256級(jí)濃淡，從而可以再 現(xiàn)256*256*256種顏色。 1420： YUV 格式之一。其它格式有：RGB565, RGB444, YUV4:2:2 等。3、自動(dòng)白平衡調(diào)整(AWB)定義：要求在不同色溫環(huán)境下，照白色的物體，屏幕中的圖像應(yīng)也是白色的。 色溫表示光譜成份，光的顏色。色溫低表示長波

7、光成分多。4、圖像壓縮方式JPEG： (joint photographic expert group)靜態(tài)圖像壓縮方式。一種有損圖像的壓縮方式。壓縮比越大，圖像質(zhì)量也就越 差。當(dāng)圖像精度要求不髙存儲(chǔ)空間有限時(shí)，可以選擇這種格式。目前大部分?jǐn)?shù) 碼相機(jī)都使用JPEG格式。K 彩任探直(柱I彩付騎)住映對(duì)色彩的識(shí)別能力和成像的色彩表現(xiàn)能力實(shí)際就是崢轉(zhuǎn)換器的量化精度，是指將信號(hào)分成多少個(gè)等級(jí)。常用色彩位數(shù) (bit)表示。彩色深度越高，獲得的影像色彩就越艷麗動(dòng)人。6、圖像噪音指的是圖像中的雜點(diǎn)干撓。表現(xiàn)為圖像中有固定的彩色雜點(diǎn)。7、視角與人的眼睛成像是相成原理，簡(jiǎn)單說就是成像范圍。8、輸出/輸入接口

8、串行接口(RS232/422):傳輸速率慢，為115kbit/s并行接口(PP):速率可以達(dá)到IMbit/s紅外接口 (IrDA):速率也是115kbit/s, 一般筆記本電腦有此接口 通用串行總線USB：即插即用的接口標(biāo)準(zhǔn)，支持熱插拔。USB1. 1速率可達(dá) 12Mbit/s, USB2. 0 可達(dá) 480Mbit/sIEEE1394(火線)接口(亦稱ilink):其傳輸速率可達(dá)100NC400Mbit/s六、攝像頭的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)從攝像頭的組成來看決定一個(gè)攝像頭的品質(zhì)從硬件上來說主要是：、鏡頭(LENS)直頭的組成是透鏡結(jié)構(gòu)，由幾片透鏡組成，一般有塑膠透鏡(plastic)或玻璃透 鏡(gla

9、ss) o通常攝像頭用的鏡頭構(gòu)造有:1P 2P 1G1P 1G2P、2G2P、4G等。 透鏡越多，成本越高；玻璃透鏡比塑膠貴。因此一個(gè)品質(zhì)好的攝像頭應(yīng)該是采 用玻璃鏡頭，成像效果就相對(duì)塑膠鏡頭會(huì)好?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的大多攝像頭產(chǎn)品為 了降低成本，一般會(huì)釆用塑膠鏡頭或半塑膠半玻璃鏡頭(即:IP. 2P 1G1P、 1G2P 等)。2、圖像傳感器(SENSOR)圖像傳感器分為兩類：CCD (charge couple device):電荷耦合器件CMOS (complementary metal oxide semiconductor):互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 CCD的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，噪音小，信噪比大。但

10、是生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高、功耗 高。CMOS的優(yōu)點(diǎn)是集成度高、功耗低(不到CCD的1/3)在相同像素下CCD的成像往往通透性.明銳度都很好，色彩還原.曝光可以保 證基本準(zhǔn)確。而CMOS的產(chǎn)品往往通透性一般，對(duì)實(shí)物的色彩還原能力偏弱，曝 光也都不太好。所以我們?cè)谑褂脭z像頭，尤其是采用CMOS芯片的產(chǎn)品時(shí)就更應(yīng) 該注重技巧：首先不要在逆光環(huán)境下使用(這點(diǎn)CCD同),尤其不要直接指向太陽，否則“放 大鏡燒螞蟻”的慘劇就會(huì)發(fā)生在您的攝像頭上。其次環(huán)境光線不要太弱，否則直接影響成像質(zhì)量。克服這種困難有兩種辦法， 一是加強(qiáng)周圍亮度，二是選擇要求最小照明度小的產(chǎn)品，現(xiàn)在有些攝像頭已經(jīng) 可以達(dá)到51uxo最后要

11、注意的是合理使用鏡頭變焦，不要小瞧這點(diǎn)，通過正確 的調(diào)整，攝像頭也同樣可以擁有拍攝芯片的功能。目前，市場(chǎng)銷售的數(shù)碼攝像頭中，基本是CCD和CMOS平分秋色。在采用CMOS CCD攝像頭相媲美的效果。受市場(chǎng)情況及市場(chǎng)發(fā)展等情況的限制，攝像頭采用CCD圖像傳感器的廠商為數(shù) 不多，主要原因是采用CCD圖像傳感器成本高的影響。3、數(shù)字信號(hào)處理芯片(DSF)在DSP的選擇上，是根據(jù)攝像頭成本、市場(chǎng)接受程度來進(jìn)行確定?，F(xiàn)在DSP廠 商在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)DSP的技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，在各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)上相差不是很大， 只是有些DSP在細(xì)微的環(huán)節(jié)及驅(qū)動(dòng)程序要進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。4、圖像解析度/分辨率(Resolution):攝

12、像頭的圖像解析度/分辨率也就是我們常說的多少像素的攝像頭，在實(shí)際應(yīng)用 中，攝像頭的像素越高，拍攝出來的圖像品質(zhì)就越好，但另一方面也并不是像 素越高越好，對(duì)于同一畫面，像素越高的產(chǎn)品它的解析圖像的能力也越強(qiáng)，但 相對(duì)它記錄的數(shù)據(jù)量也會(huì)大得多，所以對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的要求也就高得多，因而在 選擇時(shí)宜采用當(dāng)前的主流產(chǎn)品。由于受到攝像頭價(jià)格、電腦硬件.成像效果等 因素的影響，現(xiàn)在市面上的攝像頭基本在30萬像素這個(gè)檔次上進(jìn)行銷售。還有就是由于CMOS成像效果在髙像素上并不理想，因此統(tǒng)治高像素?cái)z像頭的市 場(chǎng)仍然是CCD攝像頭。值得注意的一點(diǎn)：有些分辨率的標(biāo)識(shí)是指這些產(chǎn)品利用軟件所能達(dá)到的插值分 辨率，雖然說也能適

13、當(dāng)提高所得圖像的精度，但和硬件分辨率相比還是有著一 定的差距的。七、攝像頭的未來根聶IT行業(yè)硬件發(fā)展的“摩爾定律”來看，數(shù)字?jǐn)z像頭也同樣遵循其發(fā)展規(guī)律 的，相信在未來幾年內(nèi)會(huì)發(fā)展的很快。從目前市場(chǎng)情況來看，制約攝像頭發(fā)展 的因素主要有以下幾個(gè)方面的原因：K 攝像頭市場(chǎng)起步較晚，消費(fèi)者認(rèn)知度.接受度較低，所以普及率較低，市 場(chǎng)容量增大速度不夠快，需要加以一定引導(dǎo)來推動(dòng)市場(chǎng)消費(fèi)。2、攝像頭的實(shí)際應(yīng)用不夠廣泛，有一定的局限性，目前還是作為一種消費(fèi)類 產(chǎn)品在銷售，消費(fèi)者只是把它作為視頻聊天、制作簡(jiǎn)單的個(gè)人影像集.簡(jiǎn)單的 監(jiān)視系統(tǒng)等的工具。3、現(xiàn)在電腦硬件的限制，如電腦顯示卡、顯示器的分辨率、USB1.

14、 1接口速度, 就影響高像素?cái)z像的真正普及。以個(gè)人觀點(diǎn)來看，數(shù)字?jǐn)z像頭的未來發(fā)展趨勢(shì)是：K 高像素（50萬、80萬）、高質(zhì)量圖像傳感器（CCD）、高傳輸速度（USB2.0 或其他接口）的攝像頭將會(huì)是未來的發(fā)展趨勢(shì)；2、專業(yè)化（只作為專業(yè)視頻輸入設(shè)備來使用）、多功能化（附帶其他功能， 例如附帶閃存盤，趨向數(shù)碼相機(jī)方向發(fā)展，也可以設(shè)想以后的攝像頭可以具有 掃描儀的功能）等也是將來的發(fā)展趨勢(shì)；3.“日常使用注意事項(xiàng)”1、日常使用攝像頭時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：a.不要將攝像頭直接指向陽光，以免損害攝像頭的圖像感應(yīng)器件。bs不要使用刺激的清潔劑或有機(jī)溶劑擦拭攝像頭。d.不要拉扯或扭轉(zhuǎn)連接線，類似動(dòng)作可能會(huì)

15、對(duì)攝像頭造成損傷。e非必要情況下，不要隨意打開攝像頭，試圖碰觸其內(nèi)部零件，這樣容易對(duì)攝 像頭造成損傷。f平時(shí)應(yīng)當(dāng)將攝像頭存放在干凈.干燥的地方。1.感光元件目前市場(chǎng)上主流攝像頭使用的感光元件主要是CCD和CMOS兩種。它們的作 用相當(dāng)于傳統(tǒng)相機(jī)中的底片。CCD的分辨率高，色彩還原逼真，已經(jīng)成為百萬像 素級(jí)的數(shù)碼攝影器材里的主角；與CCD相比，CMOS具有節(jié)能及成本低等特點(diǎn)， 因而中低端攝像頭幾乎全都采用CMOS作為感光元件。CMOS攝像頭的不足之處是對(duì)光線的要求較高，生成的圖像的效果比CCD的 粗糙。有的讀者可能會(huì)注意到目前有些高端的單反數(shù)碼相機(jī)采用的也是CMOS感 光元件，但這兩者在技術(shù)上不

16、可同日而語。況且對(duì)于攝像頭而言，效果往往并 不是最重要的，廉價(jià)CMOS攝像頭拍攝出來的效果也可以讓人接受。2. 像素值和分辨率像素值和分辨率這里的分辨率指的是光學(xué)分辨率是攝像頭的兩個(gè)重要指 標(biāo)。像素值指的是圖像中獨(dú)立像素點(diǎn)的數(shù)目，由CCD或CMOS決定。像素值越大, 表示其圖像解析能力越強(qiáng)。當(dāng)前主流攝像頭產(chǎn)品的像素值一般為30萬、35萬和38萬，也有50萬甚至 130萬的，不過比較少見，價(jià)格也很高。分辨率是攝像頭辨別圖像的能力，其最 大值由攝像頭的像素值決定（插值除外）。例如目前30萬像素級(jí)別的攝像頭均可提供640X480這一最大分辨率，但 很多聊天軟件（如MSN）默認(rèn)支持的分辨率只有320X

17、240,也就相當(dāng)于10萬像 素。筆者要指出的是，像素值大只表示理論上圖像會(huì)更細(xì)膩和清晰，但像素值 并不是決定成像質(zhì)量的唯一要素。另外，購買的時(shí)候還要問清楚標(biāo)稱的像素值是真實(shí)的像素還是插值所得， 因?yàn)閮烧邿o論從成本上還是效果上來比較，都有天淵之別。什么是插值后的像 素呢?插值后的像素，是在周圍像素的基礎(chǔ)上用數(shù)學(xué)公式計(jì)算出的“丟失”的像 素?，F(xiàn)在市場(chǎng)上有不少只賣幾十元的攝像頭就是通過這樣的方式來欺騙消費(fèi)者 的，它們雖然也標(biāo)稱有30萬像素，但真實(shí)像素只有10萬。當(dāng)然，問商家也不 是很可靠，況且有時(shí)候他們自己也是“受害者”（只有廠家知道）。其實(shí)10萬 像素和30萬像素的成像效果是有明顯區(qū)別的，從色彩飽

18、和度和畫面的清晰程度 上，單憑肉眼就能夠分辨出來。3. 最大幀速率除了像素值和分辨率之外，拍攝時(shí)的幀速率也是決定畫面質(zhì)量的一個(gè)重要 因素，你可以把它理解成攝像頭每秒采樣多少個(gè)畫面。這樣就很容易理解了： 釆樣的速率越高，影像當(dāng)然就越流暢。在實(shí)際應(yīng)用中，只有畫面刷新的幀數(shù)在 24幀/秒以上，人的眼睛才不會(huì)察覺到明顯的停頓。限于成本，目前主流攝像頭的最大幀速率大都為30幀/秒，低端產(chǎn)品只有 15幀/秒甚至更低。一款性能較好的攝像頭，其最大幀速率應(yīng)達(dá)到30幀/秒 （352X288）,即使用標(biāo)準(zhǔn)的VGA格式（640X480）拍攝，也要有15幀/秒的 刷新率。4. 鏡頭和焦距鏡頭在攝像頭中的地位相當(dāng)于人的

19、眼睛，拍攝的影像是否明亮清晰往往就 取決于鏡頭的好壞。鏡頭的成本在整個(gè)攝像頭中占了很大比例。因此，兩款相 同像素相同功能的攝像頭，采用的鏡頭不同，成本有可能相差很大。例如那些 釆用廉價(jià)的塑料鏡頭的產(chǎn)品就比較便宜。而公認(rèn)的比較好的鏡頭應(yīng)該是用玻璃，或玻璃纖維制造的，并由多片鏡片 組成。是否鍍膜也是評(píng)價(jià)鏡頭好壞的一個(gè)因素，怎么去分辨鏡頭有沒有鍍膜呢? 很簡(jiǎn)單，從側(cè)面看去鍍膜的鏡頭有紫色或者藍(lán)綠色（根據(jù)所鍍的膜的不同折射 的顏色也不同）光澤，而沒鍍膜的就完全沒有這些光澤。有些用戶把攝像頭買回來后才發(fā)現(xiàn)影像很模糊，而在商家那里試的時(shí)候是 好好的，為什么會(huì)這樣呢?一般都是沒有調(diào)好焦造成的。和傻瓜相機(jī)一樣，攝像 頭采用的是超焦距，景深大但微距時(shí)應(yīng)手動(dòng)調(diào)焦。因此，有時(shí)候需要手動(dòng)調(diào)節(jié) 攝像頭的焦距才能得到最清晰的圖像。小提示：由于鏡頭的后景深比較大，人們稱對(duì)焦點(diǎn)以后的能夠清晰成像的距離 為超焦距。應(yīng)用超焦距是獲得最大景深或控制影像清晰范圍的最快捷方法。傻 瓜相機(jī)一般就是利用了超焦距，利用短焦鏡頭在一定距離之后的景物都能比較 清晰成像的特點(diǎn)，省去對(duì)焦功能。5. 處理芯片處理芯片也是影響成像效果的一個(gè)很重要因素。例